ミュオンビームの固体水素内における挙動の数値シミュレーション

Numerical simulation of muon beam behavior in solid hydrogen

小西 蓮*; 奥津 賢一*; 木野 康志*; 佐々木 喬祐*; 中島 良太*; 山下 琢磨*; 宮下 湖南*; 安田 和弘*; 岡田 信二*; 佐藤 元泰*; 外山 裕一*; 岡 壽崇   ; 河村 成肇*; 神田 聡太郎*; 下村 浩一郎*; Strasser, P.*; 竹下 聡史*; 反保 元伸*; 土居内 翔伍*; 永谷 幸則*; 名取 寛顕*; 西村 昇一郎*; Amba, P.*; 三宅 康博*; 石田 勝彦*

Konishi, Ren*; Okutsu, Kenichi*; Kino, Yasushi*; Sasaki, Kyosuke*; Nakashima, Ryota*; Yamashita, Takuma*; Miyashita, Konan*; Yasuda, Kazuhiro*; Okada, Shinji*; Sato, Motoyasu*; Toyama, Yuichi*; Oka, Toshitaka; Kawamura, Naritoshi*; Kanda, Sotaro*; Shimomura, Koichiro*; Strasser, P.*; Takeshita, Soshi*; Tampo, Motonobu*; Doiuchi, Shogo*; Nagatani, Yukinori*; Natori, Hiroaki*; Nishimura, Shoichiro*; Amba, P.*; Miyake, Yasuhiro*; Ishida, Katsuhiko*

負ミュオンが重水素分子イオン(D)様のミュオン分子ddを作ると、核間距離が小さくなり、核間の波動関数がクーロン障壁をトンネル効果ですり抜けて、強い相互作用が働く距離で有意な値を持ち、重なり、その結果としてミュオン分子内で核融合が起こる。核融合後に放出されるミュオンは、高品質なミュオンビーム源として期待されているが、その挙動が不明であった。そこで、本研究ではPHITSコードを用いて、超低速ミュオンの固体水素薄膜中における振る舞いを調べた。厚さ0.11mで変化させた固体水素に110keVの単色ペンシルミュオンビームを打ち込んだところ、10keVの場合、1mではほとんどのミュオンが停止し、厚さ0.5mで70%、厚さ0.4mより薄いところでは99%のミュオンが固体水素薄膜を通過するなどがわかった。

Muon catalyzed fusion (CF) is a cyclic reaction where a negatively charged muon itself acts like a catalyst of nuclear fusion between hydrogen isotopes. In this work, we used PHITS code to simulate the behavior of the low-energy muon in a thin layer of the solid hydrogen.